在茫茫的宇宙中，地球渺小得就像是一顆塵埃，人類當然不甘心一直都待在地球上，幾十年前人類就親自登上了月球，下一步應該就是去更遠的星球溜達了，去哪顆星球好呢？

盡管金星的運行軌道距離地球最近，但金星上表面的大氣壓高達地球的92倍，溫度更是接近500攝氏度，如此惡劣的自然環境，就算是人類的探測器都堅持不了多久，人類就更不用提了，于是人類就隻能把目光投向距離地球更遠一點的那顆星球——火星 。

在太陽系所有已知的岩石星球中，與地球的自然環境最相似的就是火星了，探測數據表明，火星也有大氣層，也有一年四季，甚至自轉周期也與地球差不多，雖然火星大氣很稀薄并且幾乎沒有氧氣，表面平均溫度也比地球低得多，但在宇航服的保護下，人類還是可以在火星上去溜達一圈的。

如上圖所示，在圍繞太陽公轉的過程中，火星與地球的距離并不是固定的，這個距離最遠有大約4億公裡，最近則隻有大約5500萬公裡，所以人類最好在火星距離地球的最近的時候去登陸火星，不過這個時機并不常見，大約每26個月才會出現一次，這也被稱為“發射窗口”。

從理論上來講，宇宙飛船沿着直線飛向火星所需要的時間是最短的，然而我們都知道，在人類向火星發射過的衆多探測器中，沒有任何一個是這樣飛的，那探測器到火星為啥不飛直線呢？

簡單來講就是，地球一直在以大約29.8公裡/秒的平均速度圍繞着太陽公轉，而從地球發射的宇宙飛船，其本身也具備了這樣的速度，這就意味着，如果宇宙飛船想要直線飛往火星，就必須要巨大的動力來“抵消”地球的公轉速度，而“抵消”了地球的公轉速度，宇宙飛船又必須要用自身的動力去直接對抗太陽的引力，以人類目前的推進系統來講，這根本就無法做到。

實際上，我們根本不用去“抵消”地球的公轉速度，在宇宙飛船進入近地軌道之後，隻需要在地球公轉速度的基礎上再加上一部分額外的速度，就可以将自身軌道的遠地點“擡升”到火星的運行軌道，在這種情況下，隻要計算好“提前量”，就可以完成從地球飛到火星的任務了。

上圖為目前飛往火星的三種可選航線，其中航線A、B、C分别被稱為“霍曼轉移軌道”（Hohmann transfer orbit）、“快速合點航行”（Fast conjunction mission）和“沖點航行”（Opposition mission）。

在這三種航線之中，“沖點航行”所需要的能量是最少的，因為這其實是宇宙飛船去金星那裡兜了一圈，利用了金星的“引力彈弓”給自己加速，然而這也是最耗時的，以這種航線飛行，飛到火星需要一年以上的時間，這顯然是不适合載人飛行的。

另兩種航線也被稱為“地火轉移軌道”，其中的“霍曼轉移軌道”是最節省燃料的，以這種航線飛行，從近地軌道出發的宇宙飛船隻需要3.3公裡/秒的速度增量就可以抵達火星，不過這種航線需要的時間也比較長，要250天左右才能飛到火星。

如果宇宙飛船的推進系統可以提供更高的速度增量，那麼就可以采用“快速合點航行”了，以這種航線飛行，速度增量提升的幅度越大，飛到火星的時間就越短，例如當宇宙飛船的速度增量為6公裡/秒時（從近地軌道出發），飛到火星的時間就大約為180天。

如果人類要親自登上火星，就應該盡量縮短飛到火星時間，所以就應該采用“快速合點航行”，以人類目前的科技來看，化學火箭仍然是首選的推進系統，而化學火箭的比沖量最多也就隻能達到400多秒，也就是說，化學火箭能夠提供的動力是非常有限的。

（注：“比沖量”是一種衡量火箭發動機效率的物理參數，是指單位推進劑所産生的沖量，其單位為秒，如果用重量描述的話，我們可以簡單地将“比沖量為400多秒”理解為：每1公斤推進劑可以持續産生400多秒大小為1公斤的推力）

在此基礎上，還需要考慮載人宇宙飛船的有效載荷相對較大，所以科學家給出的估算值是，以人類目前的科技來講，載人宇宙飛船飛到火星至少需要200天左右。可以看到，200天的時間對于人類而言依然顯得很是漫長，而這也正是人類遲遲沒有親自登上火星的重要原因。

好了，今天我們就先講到這裡，歡迎大家關注我們，我們下次再見。

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